guest ::
Gate driver integrated closed-loop control for electromagnetic emissions and switching losses of wide bandgap power electronic converters
2023
Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2023
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak06
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2023-02-24
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2023-07726
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/963296/files/963296.pdf
Einrichtungen
- Lehrstuhl für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (614510)
- Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (614500)
Projekte
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
efficiency (frei) ; electromagnetic emissions (frei) ; gate driver (frei) ; power electronics (frei) ; wide bandgap (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3
Kurzfassung
Die überlegenen Eigenschaften von Halbleitern mit breiter Bandlücke in Bezug auf geringere Schaltverluste im Vergleich zu Silizium-Bauelementen führen zu höheren Leistungsdichten. Dies ist insbesondere für mobile Anwendungen von Vorteil. Dieser Vorteil wird jedoch durch schnellere Schaltvorgänge bewirkt, die hinsichtlich der elektromagnetischen Emissionen nachteilig sind. Außerdem führen die gestiegenen Anforderungen an optimierte Schaltzellendesigns zu einer Verringerung der parasitären Elemente. Diese Entwicklungen verschieben die Emissionscharakteristik des Schaltverhaltens zu höheren Frequenzen. Dies und der allgemeine Anstieg der Emissionen können zu Störungen bei Kommunikationsprotokollen oder Funkanwendungen führen. In dieser Arbeit wird ein in den Gate-Treiber integrierter geschlossener Regelkreis zur Regelung der elektromagnetischen Emissionen in der Leistungselektronik mit breiter Bandlücke vorgestellt. Der Treiber selbst analysiert und passt die Schalteigenschaften an, um ein bestimmtes Emissionsniveau zu erreichen. Daher sind keine externen Messungen oder Steuerungen erforderlich, wie dies bei bestehenden Ansätzen der Fall ist. Im Zusammenhang mit Halbleitern mit breitem Bandabstand ermöglicht dies die Überwindung der derzeitigen statischen Entwurfsmethodik, bei der während des Designs ein fester Gate-Widerstand gewählt wird, der nur für die ungünstigsten Betriebsbedingungen optimiert ist und keine Flexibilität bietet.The superior characteristics of wide bandgap semiconductors in terms of lower switching losses compared to silicon devices lead to increased power densities, which are especially advantageous for mobile applications. However, this advantage comes at the cost of faster switching transitions which are disadvantageous in terms of electromagnetic emissions. Additionally, the increased requirements for optimized switching cell designs lead to decreased parasitic elements. These developments shift the emission characteristics of the switching behavior to higher frequencies. This and the overall rise in emissions can cause interference in communication protocols or radio applications. This work presents a gate-driver-integrated closed-loop control of electromagnetic emissions in wide bandgap power electronics. The driver itself analyzes and adjusts the switching characteristics to meet a given emission level. Therefore, no outside measurements or controller is necessary, as is the case for existing approaches. In the context of wide bandgap semiconductors, this allows to overcome the state-of-the art static design methodology of choosing a fixed gate resistor during design, which is only optimized for the worst-case operating conditions and offers no flexibility.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis/Book
Format
online
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT030334683
Interne Identnummern
RWTH-2023-07726
Datensatz-ID: 963296
Beteiligte Länder
Germany
|
The record appears in these collections: |